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如何提高光催化的效率?

作者:訪客發(fā)布時間:2021-08-19分類:催化劑及助劑瀏覽:294


導(dǎo)讀:提高光催化反應(yīng)能力的途徑主要是對光催化劑以及對反應(yīng)條件進行改進,改進的方式如下:1、減小顆粒大小半導(dǎo)體顆粒的量子尺寸效應(yīng)發(fā)生的粒徑未1-10nm的量級范圍內(nèi),半導(dǎo)體的禁帶寬度隨...

提高光催化反應(yīng)能力的途徑主要是對光催化劑以及對反應(yīng)條件進行改進,改進的方式如下:

1、減小顆粒大小

半導(dǎo)體顆粒的量子尺寸效應(yīng)發(fā)生的粒徑未1-10nm的量級范圍內(nèi),半導(dǎo)體的禁帶寬度隨顆粒尺寸的減小而變寬,且催化性能明顯提高,如Cds的粒徑未26nm時,其禁帶寬度從塊體的26eV增加到36eV,TiO2尺寸小于10nm時,其光催化性能大幅提高。故制備大比表面積的納米級催化劑,是提高催化降解性能的有效途徑。

2、在半導(dǎo)體表面負載貴金屬

在TiO2表面沉積適量的貴金屬,如Pt、Pd等,有利于光生電子和空穴的有效分離及降低還原反應(yīng)(質(zhì)子的還原,溶解氧的還原)的超電壓,從而大大提高了催化劑活性。

3、半導(dǎo)體的金屬離子摻雜

摻雜過渡金屬或3價金屬離子,可在半導(dǎo)體表面引入缺陷位置或改變結(jié)晶度,既可能成為電子或空穴的陷阱而延長其壽命,也可能成為復(fù)合中點反而加快復(fù)合過程。研究表明,采用離子注入法對TiO2進行鉻、釩等離子的摻雜,可將激發(fā)光的波長范圍擴大到可見光區(qū)(移至600nm附近)。首先用計算機程序計算了激發(fā)的TiO2表面的電子密度,采用 3價離子能減少處于光子激發(fā)態(tài)的TiO2的電子密度,故能增強量子效應(yīng),增加空穴密度。

4、半導(dǎo)體的表面光敏化

將光活件化合物通過化學(xué)或物理吸附吸附于光催化劑表面,可以擴大激發(fā)波長范圍,增加光催化反應(yīng)的效率,常用的光敏化劑有曙紅、葉綠酸、玫瑰紅、勞氏紫等,羥基喹啉光敏化后的TiO2對苯酚、氯酚、三氯乙烯的降解率大大提高。

5、復(fù)合半導(dǎo)體

復(fù)合半導(dǎo)體可分為半導(dǎo)體-絕緣體復(fù)合及半導(dǎo)體-半導(dǎo)體復(fù)合,絕緣體大都起載體的作用。二元復(fù)合半導(dǎo)體中,兩個半導(dǎo)體之間的能級差別能使電倚有效分離。

6、半導(dǎo)體與黏土交聯(lián)

近期發(fā)現(xiàn),在無機層狀化合物的層間或沸石分子篩的微孔中,應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)生成具有納米級粒子特征的半導(dǎo)體簇合物,制得的以無機微孔晶體為主體,半導(dǎo)體納米簇合物為客體的復(fù)合材料具有較高的光催化活性和選擇性。

7、表面酸化

半導(dǎo)體表面酸性對其光催化性有很大影響,因為羥基化半導(dǎo)體表面與酸性有較大的關(guān)系。當(dāng)TiO2與SiO2、Al2O3、ZrO2等絕緣體復(fù)合時,絕緣體大都起著載體的作用,不僅能提離TiO2的比表面積、孔隙率和熱穩(wěn)定性,而且能提高其表面酸性。

8、新型光催化劑

近年來,新型光催化劑的研究取得了很大進展,發(fā)現(xiàn)LaFeO3,FeO2等均為良好的光催化劑,BI2,TI2O2不僅在紫外光區(qū)具有明顯的光催化性能,而且在可見光區(qū)亦具有一定的光催化性能,使光催化氧化反應(yīng)可以在太陽光下進行。

標簽:高光催化效率


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